[实用新型]一种用于高能量准分子激光脉冲展宽的装置

说明书

本实用新型公开的用于高能量准分子激光脉冲展宽的装置，明确了在组成光学延迟腔的球面反射镜的个数为八或者十六时，脉冲展宽装置能在有效展宽准分子激光脉冲宽度的同时控制输出光束的光束特性，通过优化脉冲展宽装置中反射镜的曲率半径，保证光束经过脉冲展宽装置展宽后的输出光束特性参数不发生改变，具有实际的工程应用价值；该脉冲展宽装置在有效展宽准分子激光脉冲宽度的同时控制输出光束的光束特性，通过优化反射镜的曲率半径保证了输入光束与输出光束的光束特性参数不发生改变，具有实际的工程应用价值。

技术领域

本实用新型涉及对准分子激光器输出参数进行调控的技术领域，具体涉及一种用于高能量准分子激光脉冲展宽的装置。

背景技术

光刻技术的进步促进了大规模集成电路制造工艺的极大发展，随着光刻技术节点的不断提升，光刻机使用的曝光光源波长由436nm(G线)、365nm(I线)、到248nm(KrF准分子激光)、193nm(ArF准分子激光)，再到10-14nm的极紫外波长(EUV)，目前广泛使用的45nm到10/7nm技术节点光刻机曝光光源为193nm ArF准分子激光器。为了提高光刻机生产效率，光刻用准分子激光器的输出能量在不断提高，但同时也给光刻机光学系统带来了风险，在光刻机照明及曝光光学系统中，使用了大量价格昂贵的深紫外氟化钙及熔融石英光学元件，这些深紫外光学元件在193nm波长的深紫外激光长时间照射下，其材料内部可能产生色心和其他物理或化学过程，导致其光学性能缓慢下降，直至灾难性损伤出现，光学元件使用寿命终结。研究表明，这些光学元件性能退化速率与激光脉冲的峰值功率(P＝E/τ，P为峰值功率，E为脉冲能量，τ为脉冲宽度)密切相关，峰值功率越高，光学元件性能退化越快，使用寿命越短。为了解决在提高光刻用准分子激光器输出脉冲能量的同时不缩短光学元件的使用寿命，可以利用准分子激光脉冲展宽装置对准分子激光器输出激光脉冲进行展宽，从而降低激光脉冲的峰值功率。

目前市场上用于准分子激光器的脉冲展宽装置主要为美国Cymer公司生产，采用基于单分束元件和多个球面反射镜组成的单个准分子激光脉冲展宽装置或者将两个脉冲展宽装置串联使用。为了进一步提高脉冲展宽效率，改善输出脉冲波形，国内李斌成等人提出一种基于双分束元件和多个球面反射镜组成的准分子激光脉冲展宽装置。例如，中国专利授权号CN104319615B“一种基于双分束元件的准分子激光脉冲展宽装置”公开了一种基于双分束元件和由两个或四个球面反射镜组成共焦谐振腔的脉冲展宽装置，通过增加谐振腔长度，单级脉冲展宽装置的展宽比率可提高至四倍以上。中国专利申请号CN109672079“一种基于两级串联的准分子激光脉冲展宽方法和装置”采用一个基于单分束元件、多个球面反射镜组成共焦谐振腔的前级脉冲展宽装置和一个基于双分束元件、多个球面反射镜组成共焦谐振腔的后级脉冲展宽装置组成量级串联脉冲展宽装置，该装置能够进一步提高准分子激光脉冲展宽比率。上述专利的缺点是并未考虑如何保证光束经过脉冲展宽装置后光束特性不发生变化，如果光束经过脉冲展宽装置展宽后的光束特性发生变化较大，会给展宽后光束在光刻机光学系统的后续处理和应用中产生误差和控制难度，影响光刻机的曝光性能和产品质量，限制了脉冲展宽装置的实际使用效果。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种基于两个分束元件和八个球面反射镜组成的光学延迟腔直接构成的用于高能量准分子激光脉冲展宽的装置，在能够有效展宽准分子激光脉冲宽度的同时，保证激光束经过脉冲展宽装置光学延迟输出的光束特性与直接通过脉冲展宽装置的光束特性完全一致。

本实用新型通过下述技术方案实现：

本方案提供一种用于高能量准分子激光脉冲展宽的装置，包括两个分束元件和八个球面反射镜组成的光学延迟腔直接构成的脉冲展宽装置，或者包括一个基于两个分束元件、八个球面反射镜组成光学延迟腔的前级脉冲展宽装置和一个基于单分束元件、多个球面反射镜组成光学延迟腔的后级脉冲展宽装置；

入射光束经过脉冲展宽装置或前级脉冲展宽装置进行光学延迟的光束，经过分束元件及球面反射镜的偶数次反射和球面反射镜的偶数次成像后均为正像输出；